Investigadores de la Universidad Estatal de Pensilvania (Estados Unidos) han creado el primer ordenador del mundo fabricado con materiales bidimensionales sin utilizar silicio.
Los desarrolladores decidieron sustituir el silicio por disulfuro de molibdeno para transistores de tipo n y diseleniuro de tungsteno para los transistores de tipo p. Estos materiales son más gruesos que el silicio y conservan sus propiedades a medida que aumenta la escala de la tecnología.
«El silicio ha contribuido durante décadas a extraordinarios avances en electrónica al permitir el encogimiento continuo de los transistores de efecto de campo. Sin embargo, a medida que los dispositivos de silicio se hacen más pequeños, su rendimiento empieza a deteriorarse. Los materiales bidimensionales, en cambio, conservan sus excepcionales propiedades electrónicas a grosores atómicos, lo que abre una prometedora vía de avance», — explica el Profesor Saptarshi Das.
La tecnología CMOS, que se utilizó para se creó un ordenador, requiere que los semiconductores los tipos n y p trabajan juntos para ofrecer un mayor rendimiento con un menor consumo de energía. Este es uno de los principales retos para los ingenieros que buscan sustituir el silicio por materiales alternativos.
Los materiales bidimensionales se han utilizado con éxito en circuitos pequeños, pero su uso en circuitos complejos sigue siendo un reto, ordenadores multifunción era aún más un sueño. Los científicos utilizaron el método de deposición química en fase vapor de compuestos organometálicos — el proceso de fabricación consistió en evaporar los ingredientes, iniciar una reacción química y depositar los productos sobre un sustrato para hacer crecer grandes láminas de disulfuro de molibdeno y diseleniuro de tungsteno y producir más de 1.000 transistores de cada tipo. Los desarrolladores pudieron ajustar el voltaje umbral de ambos tipos de transistores ajustando las fases de fabricación y procesamiento posterior del dispositivo.
«Nuestro ordenador CMOS 2D funciona con voltajes de alimentación bajos y un consumo de energía mínimo y puede realizar operaciones lógicas sencillas a frecuencias de hasta 25 kilohercios», — afirma el primer autor del estudio, el Dr Subir Ghosh.
Subir Ghosh subrayó que este ordenador es más lento que los que funcionan con circuitos de silicio, pero es capaz de realizar operaciones lógicas clave, utilizando sólo un tipo de instrucción. Según él, también se creó un modelo computacional y se calibró utilizando datos experimentales. Este modelo es capaz de predecir el rendimiento de un ordenador CMOS 2D y compararlo con análogos modernos basados en circuitos de silicio.
«La tecnología del silicio lleva desarrollándose unos 80 años, pero la investigación en materiales bidimensionales no ha comenzado hasta hace relativamente poco, en torno a 2010. Esperamos que el desarrollo de ordenadores de materiales bidimensionales sea también un proceso gradual, pero supone un salto adelante respecto a la trayectoria del silicio», — subraya Saptarshi Das.
Ordenador en una caja de máquina de escribir «tirones» juegos vintage
Los resultados se publican en la revista Nature
Fuente: Interesting Engineering
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